[发明专利]一种基于石英玻璃外延GaN的工艺改进方法

说明书

本发明提供了一种基于石英玻璃外延GaN的工艺改进方法，通过采用不同材料的浆液和磨盘对石英玻璃进行多次减薄处理，制备出预设厚度＜70μm和预设厚度均匀性TTV为±0.5μm的晶圆片结构，其厚度均匀性达到了纳米级别，避免了石英玻璃本身机械性能脆弱易导致晶圆片结构碎裂的风险，可以保证晶圆片结构正面电路的完整性。并且，对多次减薄处理后的石英玻璃进行抛光处理，以使表面粗糙度小于预设阈值，例如表面粗糙度Ra小于1nm，使得散热金属层电镀的致密性大大增加，散热金属层的附着力大大加强，有效改善了晶圆片结构工作时的散热能力。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种基于石英玻璃外延GaN的工艺改进方法。

背景技术

氮化镓(GaN)作为宽禁带半导体材料，其以禁带宽度大(3.4eV)、击穿电压高(3.3MV/cm)、二维电子气浓度高(大于10¹³cm²)、饱和电子速度大(2.8×10⁷cm/s)等优点在国际上受到广泛关注。

目前，AlGaN/GaN HEMT器件(高电子迁移率晶体管)的高频、高压、高温及大功率特性使其在微波功率器件方面有着巨大的前景。

但是，目前大功率器件的散热和接地问题一直困扰着AlGaN/GaN HEMT器件的实用化和产业化。其中，衬底背面电镀大面积散热金属工艺是目前AlGaN/GaN HEMT器件常用的一种方法，为了实现良好的散热需要对衬底进行减薄和抛光处理，之后进行背面金属电镀等一系列复杂的半导体工艺，其中，减薄工艺决定着前道工艺和后道工艺能否顺利衔接，保证电路性能不退化，起着承前启后的决定性作用。

常见的GaN外延结构多采用蓝宝石或碳化硅材料作为衬底，因为碳化硅和蓝宝石材料作为生长GaN外延结构的衬底有着晶格匹配度高的优点，因此也造成了外延衬底价格高居不下的问题。

若采用石英玻璃作为衬底材料，其具有价格低的优势，但是由于石英玻璃机械性能脆弱，当减薄到一定厚度时极易发生解体，且石英玻璃表面的粗糙度Ra不好，导致散热金属附着力较差，容易脱落。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种基于石英玻璃外延GaN的工艺改进方法，技术方案如下：

一种基于石英玻璃外延GaN的工艺改进方法，所述工艺改进方法包括：

提供一以石英玻璃为衬底生长GaN外延结构的晶圆片结构；

将所述晶圆片结构的正面键合在蓝宝石托盘上；

将所述蓝宝石托盘安装在减薄设备上，对所述石英玻璃采用不同材料的浆液和磨盘进行多次减薄处理，以使所述晶圆片结构的厚度小于预设阈值；

对多次减薄处理后的石英玻璃进行抛光处理，以使表面粗糙度小于预设阈值；

在所述石英玻璃的背面形成散热金属层；

去除所述蓝宝石托盘。

优选的，在上述工艺改进方法中，所述将所述晶圆片结构的正面键合在蓝宝石托盘上，包括：

采用旋涂工艺，在蓝宝石托盘上涂覆20μm厚的HT1010涂层；

在1mm厚的晶圆片结构的正面电路上均匀涂覆厚度为3μm-5μm的AZ4620光刻胶；

在温度180℃和压力0.6Bar的情况下，将所述晶圆片结构的正面键合在所述蓝宝石托盘上。

优选的，在上述工艺改进方法中，所述将所述蓝宝石托盘安装在减薄设备上，对所述石英玻璃采用不同材料的浆液和磨盘进行多次减薄处理，以使所述晶圆片结构的厚度小于预设阈值，包括：